Vienas iš labiausiai gluminančių ultrafiltracijos sistemos operatorių, inžinierių ir vadovų klausimų yra toks: "Šiandien vėl padidėjo šiandieninis ultrafiltracijos įleidimo angos slėgis. Ar tai dėl padidėjusio membranos užsiteršimo, ar vien dėl to, kad vandens temperatūra šiandien yra žemesnė?"
Pagrindinis duomenų standartizacijos tikslas yra nekeisti pirminių duomenų. Vietoj to, jis yra pašalinti veikimo sąlygų (tokių kaip vandens temperatūros, srauto greičio ir vandens kokybės) svyravimų poveikį skaičiavimams, atkurdami „našumo duomenis“ į „standartines sąlygas“ ir tokiu būdu atskleidžiant tikrąją membranos sistemos veikimo tendenciją (visų pirma užteršimo laipsnį).
I. Kodėl ultrafiltracijos operaciniai duomenys reikalingi standartizuoti?
Ultrafiltracijos membranos našumą tiesiogiai veikia šie pagrindiniai veikimo parametrai:
1. Temperatūra: Vandens temperatūra tiesiogiai veikia vandens klampumą. Kuo žemesnė vandens temperatūra, tuo didesnis klampumas ir tuo didesnis atsparumas vandens srautui per membranos pluoštus. Norėdami išlaikyti pastovų vandens gamybos greitį (srautą), sistema turi padidinti įleidimo siurblio dažnį, todėl padidėja įleidimo slėgis. Priešingai, spaudimas natūraliai mažėja vasarą. Be standartizacijos galite klaidingai patikėti, kad membrana žiemą yra smarkiai sutvarkyta.
2. Srautas: prasmės srauto greitis (srautas) ir nugaros plovimo/oro plovimo srautas tiesiogiai veikia membranos paviršiaus šlyties jėgą ir teršalų pašalinimo efektyvumą. Srauto greičio pokyčiai taip pat turi įtakos slėgiui.
3. Įtaka vandens kokybė: suspenduotų kietųjų dalelių ir organinių medžiagų koncentracijos pokyčiai žaliame vandenyje tiesiogiai veikia užsiteršimo greitį.
Jei neapdorotų slėgio ir srauto duomenys yra naudojami tiesiogiai nustatyti, ar membranai reikia valyti, ar įvertinti valymo efektyvumą, išvados dažnai būna klaidingos ir klaidinančios. Duomenų normalizavimas apima „lyginant“ duomenis iš skirtingų laikotarpių iki to paties pradžios taško palyginimui.
Ii. Pagrindiniai duomenų normalizavimo principai ir pagrindiniai parametrai
Teorinis normalizavimo pagrindas yra klasikinis membranos filtravimo pasipriešinimo modelis:
Tmp=μ × r × j
TMP: transmembraninis slėgio skirtumas, pagrindinė vandens prasiskverbimo varomoji jėga per membraną ir pagrindinę veikimo metriką, į kurią daugiausia dėmesio skiriame.
μ: dinaminis vandens klampumas, temperatūros funkcija.
R: Bendras atsparumas, įskaitant membranos būdingą pasipriešinimą ir papildomą atsparumą užteršimui. Tai mes iš tikrųjų norime žinoti! Kuo sunkesnis užteršimas, tuo didesnė R vertė.
J: Membranos srautas, vandens kiekis, pagamintas per membranos plotą vienetui per laiką.
Mūsų tikslas yra stebėti R. pokyčius, kaip rodo formulė, net jei užteršimas nesikeičia (R išlieka pastovus), jei vandens temperatūra μ arba srautas J pasikeis, TMP taip pat pasikeis.
Taigi standartizacijos šerdis yra sutvarkyti srautą J ir temperatūrą μ (kalibruokite juos iki standartinių verčių) ir apskaičiuoti standartizuotą transmembraninio slėgio skirtumą. Šio standartizuoto TMP pokyčiai vien tik atspindi bendro pasipriešinimo R pokyčius, tai yra, užsiteršimo lygio pokyčius.
3. Kaip normalizuoti duomenis
Tarkime, kad yra ultrafiltracijos sistema, skirta pastoviam srautui.
1 žingsnis: Apibrėžkite „standartines sąlygas“
Tai yra visų skaičiavimų etalonai. Paprastai duomenys apie pradinį stabilų sistemos veikimą (paprastai pirmąsias 24–48 valandas po paleidimo, prieš tai, kai įvyko didelė membranos užteršta), pasirinkta kaip „standartinės sąlygos“.
Standartinė temperatūra (T_STD): pavyzdžiui, 20 arba 25 laipsnių (atsižvelgiant į vietos klimatą ir projektavimo vertes).
Standartinis srautas (J_STD): pavyzdžiui, sistemos projektavimo srautas, pavyzdžiui, 50 LMH (L/M² · H).
Standartizuota TMP (TMP_STD): pradinė sistemos TMP vertė stabiliai veikiant standartinėje temperatūroje ir gamybos sraute. Ši vertė yra būsimų palyginimų etalonas.
2 žingsnis: duomenų rinkimas ir organizavimas
Reguliariai surinkite šiuos neapdorotus duomenis iš PLC/DCS sistemos (pvz., Valandą arba per pamainą):
Įleidimo slėgis (P_IN) ir produkto slėgis (P_OUT): naudojamas faktiniam TMP=(p_in + p_out)/2-p_out (išorinėms slėgio membranoms).
Gamybos srauto greitis (Q): naudojamas faktiniam srautui apskaičiuoti J=q/bendrą membranos plotą.
Įėjimo temperatūra (T).
Veikimo režimas: nurodykite duomenis, įrašytus gamybos fazės metu, užpakalinėje plovime ar praplovimo fazėje. Normalizavimas paprastai atliekamas tik pagal duomenis stabilios gamybos fazės metu.
3 žingsnis: Apskaičiuokite normalizuotą transmembraninį slėgį (TMP)
Tai yra pats kritiškiausias skaičiavimo žingsnis. Formulė yra tokia:
Normalizuotas TMP=TMP_MEASURED × (μ_STD / μ_Measured) × (j_std / j_Measured)
Kur:
TMP_MEASARED: tikrasis transmembraninis slėgis, išmatuotas 2 žingsnyje.
μ_STD: vandens klampumas standartinėje temperatūroje (T_STD) (galima rasti iš lentelės).
μ_Measured: Vandens klampumas esant faktinei įleidimo vandens temperatūrai (T).
J_STD: standartinis srautas.
J_Measured: tikrasis srautas.
Kur:
(μ_STD / μ_Meased): temperatūros pataisos koeficientas. Jei tikroji vandens temperatūra yra žemesnė už standartinę temperatūrą (μ_Meased> μ_STD), šis faktorius bus mažesnis nei 1, tai reiškia, kad pataisytas TMP bus mažesnis, pašalinant klaidingą aukštą slėgį, kurį sukelia žema temperatūra.
(J_std/j_Measured): srauto pataisos koeficientas. Jei tikrasis prasiskverbimo srautas yra mažesnis nei projektinis srautas (J_MEASured 4 žingsnis: tendencijų analizė ir sprendimas - gaminimas Nubraižykite dienos apskaičiuotą normalizuotą TMP į tendencijų diagramą. Tai yra jūsų „prietaisų skydelis“, skirtas įvertinti sistemos sveikatą. Pastovus, lėtas padidėjimas rodo, kad užteršimas lėtai kaupiasi, normalus procesas. Staigus šuolis rodo, kad gali kilti staigus užterštumas (pvz., Nepavyko cheminis dozavimas, staigus vandens kokybės pokytis), todėl reikia nedelsiant ištirti. Nuolatinis, greitas padidėjimas rodo, kad įprastas nugaros plovimas nebėra efektyvus kontroliuojant užterštumą, todėl reikia paruošti padidėjusį cheminį plovimą ar atkuriamąjį cheminį valymą. Reikšmingas kritimas po valymo rodo, kad valymas buvo efektyvus. Nepavykus atsigauti arti - pradinių verčių po valymo, tai rodo galimą negrįžtamą užsiteršimą ar membranos senėjimą. Pavyzdys: Žiemos „klaidingi aliarmai“ vandens darbuose ultrafiltravimo sistemoje Standartinės sąlygos: T_STD=25 laipsnis, j_std=60 lmh, pradinis tmp_std=30 kpa. Žiemos dienos duomenys: vandens temperatūra t=10 laipsnis, tikrasis srautas J=60 LMH, išmatuotas TMP=45 KPA. Normalizuotas skaičiavimas: LENTELĖ: Vandens klampumas esant 25 laipsniams, μ_STD=0.890 mpa · s; Vandens klampumas 10 laipsnių, μ_Meased=1.307 mpa · s. Srauto santykis: j_std/j_Measured=60/60=1. Klampumo santykis: μ_STD/μ_Meased=0.890/1,307 ≈ 0,681. Normalizuotas TMP=45 kPA × 0,681 × 1 ≈ 30,6 kPa. Išvada: normalizuotas slėgis buvo beveik 30 kPa, atitinkantis pradinę vertę. Tai rodo, kad slėgio padidėjimą lėmė vien dėl vandens temperatūros kritimo. Praktiškai nebuvo naujos pačios membranos užteršimo, o cheminis valymas buvo visiškai nereikalingas. Buvo išvengta nereikalingo valymo išjungimo, taupant išlaidas ir pratęsti membranos tarnavimo laiką.